RU2164534C1 - Method of control of blast-furnace smelting (versions) - Google Patents
Method of control of blast-furnace smelting (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164534C1 RU2164534C1 RU2000103690/02A RU2000103690A RU2164534C1 RU 2164534 C1 RU2164534 C1 RU 2164534C1 RU 2000103690/02 A RU2000103690/02 A RU 2000103690/02A RU 2000103690 A RU2000103690 A RU 2000103690A RU 2164534 C1 RU2164534 C1 RU 2164534C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- natural gas
- blast
- gas
- furnace
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием в горн газообразного топлива (природного, коксового газа). The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the smelting of pig iron in blast furnaces with the injection of gaseous fuel (natural, coke oven gas) into the furnace.
Вдувание газообразного топлива в горн доменных печей началось в конце 50-х годов и быстро получило широкое распространение, оно позволило заменить часть кокса в доменной плавке, значительно увеличить температуру горячего дутья и соответственно также снизить расход кокса. Коэффициент замены кокса природным газом составил 0,6-0,8 кг/м3 ("Доменные печи. Нормативы расхода кокса, "Минмет СССР, Техническое управление, Москва, 1987, c.11).The injection of gaseous fuel into the furnace of blast furnaces began in the late 1950s and quickly became widespread; it allowed replacing part of the coke in blast furnace smelting, significantly increasing the temperature of hot blast, and accordingly also reducing the consumption of coke. The replacement rate of coke with natural gas was 0.6-0.8 kg / m 3 ("Blast furnaces. Coke consumption standards," USSR Ministry ofmet, Technical Department, Moscow, 1987, p.11).
В то же время исследования показали, что коэффициент замены на ряде печей в разные периоды составляет всего лишь 0,2-0,6 кг/м3, достигая в лучшие периоды 0,7 кг/м3 (Товаровский И.Г. "Совершенствование и оптимизация параметров доменного процесса", М.: "Металлургия", 1987, с. 142-147). Это связано с неполным окислением углерода природного газа в фурменном очаге, частичным пиролизом по реакции CH4 = С + 2H2 - 75 кДж/м3, плохо организованным противотоком в доменной печи.At the same time, studies have shown that the replacement rate on a number of furnaces in different periods is only 0.2-0.6 kg / m 3 , reaching 0.7 kg / m 3 in the best periods (Tovarovsky I.G. "Improvement and optimization of the parameters of the domain process ", M .:" Metallurgy ", 1987, S. 142-147). This is due to the incomplete oxidation of natural gas carbon in the tuyere source, partial pyrolysis by the reaction CH 4 = C + 2H 2 - 75 kJ / m 3 , poorly organized countercurrent in a blast furnace.
В современных условиях доменной плавки экономически оправданное использование природного газа в доменной плавке находится на уровне коэффициента замены кокса природным газом 0,8 кг/м3 и выше. С другой стороны, сокращение расхода природного газа приводит к увеличению температуры горновых газов и, как следствие, к необходимости снижения температуры горячего дутья и повышению расхода кокса.In modern conditions of blast-furnace smelting, the economically viable use of natural gas in blast-furnace smelting is at the level of a coefficient of coke replacement with natural gas of 0.8 kg / m 3 and higher. On the other hand, reducing the consumption of natural gas leads to an increase in the temperature of the furnace gases and, as a consequence, to the need to reduce the temperature of hot blast and increase the consumption of coke.
Известен способ ведения доменной плавки, в котором подогрев природного газа перед вводом его в поток нагретого воздуха, обогащенного кислородом, осуществляют добавлением пара с температурой 300-600oС в количестве 10-50% от объема природного газа, после чего смесь вводят в охладитель, где конденсируют и удаляют влагу. На выходе из охладителя температуру природного газа поддерживают в пределах 85-150oC, а влажность не более 25% (Патент Российской Федерации N 2009201, кл. С 21 В 5/00, 1991).A known method of blast furnace smelting, in which the heating of natural gas before entering it into a stream of heated air enriched with oxygen, is carried out by adding steam with a temperature of 300-600 o In the amount of 10-50% of the volume of natural gas, after which the mixture is introduced into the cooler, where they condense and remove moisture. At the outlet of the cooler, the temperature of the natural gas is maintained within the range of 85-150 ° C. and the humidity is not more than 25% (Patent of the Russian Federation N 2009201, class C 21 V 5/00, 1991).
Способ предусматривает предварительный подогрев подаваемого в поток нагретого воздуха природного газа за счет добавления к нему перегретого пара с последующим удалением той части пара, которую удалось конденсировать. Способ не направлен на изменение состава газовой смеси с целью сохранения температуры горнового газа на постоянном уровне. Расход природного газа в газовой смеси поддерживается постоянным и максимально возможным. Цель способа - утилизация тепла пара от системы испарительного охлаждения доменной печи, с соответствующей экономией кокса. The method involves preheating the natural gas supplied to the heated air stream by adding superheated steam to it, followed by removal of the part of the steam that was able to condense. The method is not aimed at changing the composition of the gas mixture in order to maintain the temperature of the furnace gas at a constant level. The consumption of natural gas in the gas mixture is kept constant and maximally possible. The purpose of the method is the recovery of steam heat from the evaporative cooling system of a blast furnace, with corresponding coke savings.
Известен также способ управления доменной плавкой (Патент СССР N 1103799, МПК С 21 В 5/00, 1984) с подачей в горн печи горячей (1500-2800oC) газовой смеси, состоящей из восстановительных и окислительных компонентов, выплавку чугуна с содержанием кремния до 2%, в котором регулирование температуры и состава чугуна осуществляется изменением параметров газовой смеси, в частности ее состава, температуры.There is also a method of controlling blast furnace smelting (USSR Patent N 1103799, IPC C 21 V 5/00, 1984) with a hot gas mixture (1,500-2,800 ° C) consisting of reducing and oxidizing components being fed into the furnace hearth, smelting cast iron with silicon content up to 2%, in which the temperature and composition of cast iron are controlled by changing the parameters of the gas mixture, in particular its composition, temperature.
Недостатком способа является то, что газовая смесь - горячий восстановительный газ, содержащий компоненты CO, H2, H2O, CO2 и N2, получают в специальных агрегатах с потерями тепла как при его получении, так и при передаче в доменную печь.The disadvantage of this method is that the gas mixture is a hot reducing gas containing components CO, H 2 , H 2 O, CO 2 and N 2 , obtained in special units with heat loss both when it is received and when transferred to a blast furnace.
Кроме того, при реализации этого способа (см. примеры конкретного выполнения способа) показано, что в доменной плавке вместо дутья, обогащенного кислородом, вдувают восстановительный газ с изменением его количества и температуры, чем и воздействуют на температуру чугуна и содержание кремния в чугуне, а также на удельный расход кокса. Реализация этого способа не учитывает необходимость регулирования такого важнейшего показателя (параметра) доменной плавки, как постоянство температуры горновых газов. In addition, when implementing this method (see examples of the specific implementation of the method), it is shown that in blast furnace smelting, instead of oxygen enriched blast, a reducing gas is blown with a change in its quantity and temperature, which affects the temperature of cast iron and the silicon content in cast iron, and also on the specific consumption of coke. The implementation of this method does not take into account the need to regulate such an important indicator (parameter) of blast furnace smelting as the constancy of the temperature of the furnace gases.
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ управления доменной плавкой, включающий загрузку в печь материалов доменной плавки, вдувание обогащенного кислородом дутья и газовой смеси, содержащей восстановительные (природный и коксовый газ) и окислительные компоненты (кислород, водяной пар, отходящие газы металлургических агрегатов) (Патент Российской Федерации N 2015168, кл. С 21 В 5/00, 1993). Closest to the described invention in technical essence is a method for controlling blast furnace smelting, comprising loading blast furnace materials into the furnace, blowing oxygen-rich blast and a gas mixture containing reducing (natural and coke oven gas) and oxidizing components (oxygen, water vapor, metallurgical exhaust gases aggregates) (Patent of the Russian Federation N 2015168, class С 21 В 5/00, 1993).
Способ предусматривает изменением расхода газовой смеси и ее состава регулировать температуру чугуна и содержание в нем кремния, титана. The method involves changing the flow rate of the gas mixture and its composition to regulate the temperature of cast iron and the content of silicon and titanium in it.
Недостатком способа является то, что изменением состава и расхода газовой смеси не обеспечивается постоянство температуры и объема горновых газов - важнейшего условия производительной и экономичной работы доменной печи - противоточного агрегата. Изменение объема горновых газов вызывает нарушение "ровного схода материалов" с потерей производительности, перерасходом кокса, необходимостью снижения температуры горячего дутья, так как изменение температуры горновых газов только на 27,3oC (t) изменяет их объем на 10%:
V1 = V0 (1+t/273), м3
В то же время изменение расхода природного газа на 1% к расходу дутья, например для печи объемом 1033 м3 с расходом дутья 1850 м3/м, изменяют теоретическую (и реальную) температуру горновых газов на 50oC, изменение содержания кислорода в дутье на 1% - на 38oC, изменение содержания водяного пара в дутье на 1% - на 72oC ("Производство чугуна" Технологическая инструкция ТИ 234-Д- 01-88, Донецк, 1988, с. 43,45,54).The disadvantage of this method is that the change in the composition and flow rate of the gas mixture does not ensure the constancy of the temperature and volume of the furnace gases - the most important condition for the productive and economical operation of a blast furnace - countercurrent unit. A change in the volume of furnace gases causes a violation of the “even material gathering” with loss of productivity, excessive coke consumption, and the need to reduce the temperature of hot blast, since a change in the temperature of furnace gases only by 27.3 o C (t) changes their volume by 10%:
V 1 = V 0 (1 + t / 273), m 3
At the same time, a change in the consumption of natural gas by 1% to the flow rate of the blast, for example, for a furnace with a volume of 1033 m 3 with a flow rate of 1850 m 3 / m, change the theoretical (and real) temperature of the furnace gases by 50 o C, the change in the oxygen content in the blast by 1% - by 38 o C, a change in water vapor content in the blast by 1% - by 72 o C ("Cast Iron Production" Technological Instruction TI 234-D-01-88, Donetsk, 1988, p. 43,45,54 )
Поэтому варьирование составом и количеством газовой смеси, как это предусмотрено в прототипе с целью регулирования температуры чугуна и содержания в нем кремния, титана, приведет к изменению объема горновых газов на 10, 20, 30 и более процентов, чем в результате нормальная работа доменной печи будет неизбежно нарушаться, а расход кокса увеличиваться. Therefore, the variation in the composition and quantity of the gas mixture, as provided in the prototype in order to control the temperature of cast iron and the content of silicon, titanium in it, will lead to a change in the volume of furnace gases by 10, 20, 30 and more percent, than as a result of the normal operation of the blast furnace inevitably break down, and coke consumption increase.
Кроме того, недостатком способа является и то, что не обеспечивается условие взрывобезопасности газовой смеси при наличии в ней кислорода и монооксида углерода. In addition, the disadvantage of this method is that it does not provide the condition of explosion safety of the gas mixture in the presence of oxygen and carbon monoxide.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствования способа управления доменной плавкой путем вдувания в горн печи газовой смеси, состоящей из природного газа и охладителя-окислителя в виде водяного пара или диоксида углерода, что обеспечивает постоянство температуры горновых газов без снижения температуры горячего дутья при снижении доли природного газа в смеси. При этом нужно иметь в виду то, что водяной пар или диоксид углерода являются теми компонентами смеси, которые так же как и природный газ могут в определенном объемном соотношении снижать температуру горновых газов, т.е. компенсировать воздействие природного газа и, в дополнение к этому, быть окислителями по отношению к углеводородам природного газа при совместном их поступлении в зону высоких температур (фурменную зону доменной печи) и за счет реакций конверсии (Рамм А.В. "Современный доменный процесс", Москва, "Металлургия", 1980, с. 259):
CH4+H2O ---> СО+3H2-9211 кДж/м3 CH4 (1)
CH4+CO2---> 2CO+2H2-11053 кДж/м3 CH4 (2)
достигать полного окисления углерода углеводородов с увеличением коэффициента замены кокса природным газом.The basis of the present invention is the task of improving the method for controlling blast furnace smelting by blowing a gas mixture in the furnace of a gas mixture consisting of natural gas and a cooler-oxidizer in the form of water vapor or carbon dioxide, which ensures a constant temperature of the furnace gases without lowering the temperature of the hot blast while reducing the proportion of natural gas in the mixture. In this case, it must be borne in mind that water vapor or carbon dioxide are those components of the mixture that, like natural gas, can in a certain volume ratio lower the temperature of the combustion gases, i.e. to compensate for the effects of natural gas and, in addition, to be oxidizing agents with respect to hydrocarbons of natural gas when they enter the high temperature zone (tuyere zone of the blast furnace) and due to conversion reactions (Ramm A.V. "Modern domain process", Moscow, Metallurgy, 1980, p. 259):
CH 4 + H 2 O ---> CO + 3H 2 -9211 kJ / m 3 CH 4 (1)
CH 4 + CO 2 ---> 2CO + 2H 2 -11053 kJ / m 3 CH 4 (2)
to achieve complete oxidation of carbon hydrocarbons with an increase in the rate of replacement of coke with natural gas.
В предлагаемом способе управления доменной плавкой загружают в печь шихтовые материалы и кокс, вдувают обогащенное кислородом дутье и газовую смесь, содержащую углеводороды (природный газ) и окислительные компоненты, изменяют количественный состав газовой смеси, при этом изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из природного газа и водяного пара, проводят в объемном соотношении 1:1,5, а газовая смесь имеет состав, об.%:
Природный газ - 18-88
Водяной пар - 12-82
и, как вариант, способ управления доменной плавкой, при котором загружают в печь шихтовые материалы и кокс, вдувают обогащенное кислородом дутье и газовую смесь, содержащую углеводороды (природный газ) и окислительные компоненты, изменяют количественный состав газовой смеси, при этом изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из природного газа и диоксида углерода, проводят в объемном соотношении 1:1,25, а газовая смесь имеет состав, об.%:
Природный газ - 18-88
Диоксид углерода - 12-82
Предложенная совокупность признаков позволяет стабилизировать температуру горновых газов при снижении расхода природного газа в единицу времени за счет изменения состава газовой смеси, подаваемой в фурменную зону с сохранением на максимально возможном уровне температуры горячего дутья (охладительный эффект водяного пара и диоксида углерода) с соответствующей экономией кокса и за счет повышения коэффициента замены кокса природным газом (окислительный эффект водяного пара и диоксида углерода), снижать расход природного газа и кокса на тонну чугуна.In the proposed blast furnace control method, charge materials and coke are loaded into the furnace, oxygen-rich blast and a gas mixture containing hydrocarbons (natural gas) and oxidizing components are blown, the quantitative composition of the gas mixture is changed, while the quantitative composition of the gas mixture consisting of natural gas is changed and water vapor, carried out in a volume ratio of 1: 1.5, and the gas mixture has a composition, vol.%:
Natural gas - 18-88
Water vapor - 12-82
and, alternatively, a blast furnace control method in which charge materials and coke are loaded into an oven, oxygen-rich blast and a gas mixture containing hydrocarbons (natural gas) and oxidizing components are blown, the quantitative composition of the gas mixture is changed, while the quantitative composition of the gas a mixture consisting of natural gas and carbon dioxide is carried out in a volume ratio of 1: 1.25, and the gas mixture has a composition, vol.%:
Natural gas - 18-88
Carbon dioxide - 12-82
The proposed set of features makes it possible to stabilize the temperature of furnace gases while reducing the consumption of natural gas per unit time due to a change in the composition of the gas mixture supplied to the tuyere zone while maintaining the temperature of hot blast at the highest possible level (cooling effect of water vapor and carbon dioxide) with corresponding coke savings and by increasing the rate of replacement of coke with natural gas (the oxidizing effect of water vapor and carbon dioxide), reduce the consumption of natural gas and coke and a ton of cast iron.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
К газопроводу перед коллектором - распределителем природного газа по воздушным фурмам доменной печи подведен паропровод с перегретым паром от заводской системы паропитания (или газопровод с двуокисью углерода) для регулируемой его подачи в поток природного газа. После заданного снижения расхода природного газа и замены его расчетным количеством водяного пара или диоксида углерода, газовая смесь смешивается в газопроводе природного газа и коллекторе-распределителе, находящемся от воздушных фурм печи на расстоянии 10-20 м, чем и обеспечивается полная газификация природного газа без пиролиза углеводородов при поступлении в фурменные очаги печи смеси по реакциям (1) и (2). A steam line with superheated steam from the factory steam supply system (or a gas pipeline with carbon dioxide) is brought to the gas pipeline in front of the collector - distributor of natural gas over the air tuyeres of the blast furnace for its regulated supply to the natural gas stream. After a predetermined reduction in the consumption of natural gas and replacing it with the estimated amount of water vapor or carbon dioxide, the gas mixture is mixed in a natural gas pipeline and a distribution manifold located 10–20 m from the air tuyeres of the furnace, which ensures complete gasification of natural gas without pyrolysis hydrocarbons upon entering the tuyere foci of the furnace mixture according to reactions (1) and (2).
При этом могут быть следующие ситуации, объясняющие сущность предлагаемого изобретения и позволяющие обосновать пределы изменения расхода природного газа и охладителя-окислителя в газовой смеси для стабилизации температуры горновых газов, их объема и обеспечения нормального противотока горнового газа и шихты в доменной печи, т.е. "ровной ее работы". In this case, there may be the following situations that explain the essence of the invention and allow substantiating the limits of variation in the consumption of natural gas and an oxidizing agent in a gas mixture to stabilize the temperature of the furnace gases, their volume and ensure a normal countercurrent of the furnace gas and charge in a blast furnace, i.e. "smooth her work."
Рассмотрим это на примерах. Consider this with examples.
Пример1. Example 1.
Доменная печь N 1 ОАО "ДМЗ" объемом 1033 м3 работает на дутье естественной влажности 8-16 г/м3 (1-2% к расходу дутья) с расходом дутья 1850 м3/мин и расходом природного газа 6000 м3/ч (5,4% к дутью). Содержание кислорода в дутье - 22,5%, температура дутья - 1030oC. Теоретическая температура горения (температура горновых газов), подсчитанная по нижеприведенной формуле:
где tq - температура дутья, oС;
φ - влажность дутья, %;
ω - содержание кислорода в дутье, %;
Qп.г.- расход природного газа, в % к дутью;
Qкг - расход коксового газа, в % к дутью;
М - расход мазута, г/м3 дутья;
П - расход пылеугольного топлива, г/м3 дутья составляет 2000oC.Blast furnace N 1 of OJSC "DMZ" with a volume of 1033 m 3 operates on a natural humidity blast of 8-16 g / m 3 (1-2% of the blast consumption) with a blast rate of 1850 m 3 / min and a natural gas flow rate of 6000 m 3 / h (5.4% by blast). The oxygen content in the blast is 22.5%, the temperature of the blast is 1030 o C. Theoretical combustion temperature (temperature of the furnace gases), calculated according to the formula below:
where t q is the temperature of the blast, o C;
φ is the humidity of the blast,%;
ω is the oxygen content in the blast,%;
Q pg - natural gas consumption, in% to blast;
Q kg is the consumption of coke oven gas, in% by blast;
M - fuel oil consumption, g / m 3 blast;
P - the consumption of pulverized coal, g / m 3 blast is 2000 o C.
Печь работает ровно, производительно и поэтому считаем, что параметры плавки и теоретическая температура горновых газов являются оптимальными для проплавки привозного агломерата и окатышей в их соотношении 50/50%. Топливо - кокс Донецкого коксохимзавода. Коэффициент замены кокса природным газом составляет 0,7-0,8 кг/м3.The furnace works smoothly, efficiently and, therefore, we believe that the melting parameters and theoretical temperature of the furnace gases are optimal for the smelting of imported sinter and pellets in their ratio of 50/50%. Fuel - coke of the Donetsk coke plant. The replacement rate of coke with natural gas is 0.7-0.8 kg / m 3 .
Согласно других источников (Рамм А.В. "Современный доменный процесс", Москва, "Металлургия", 1980, с.226) он может достигать 1,1 кг/м3 и даже 1,3 кг/м3 (Лялюк В.П. "Современные проблемы технологии доменной плавки", Днепропетровск, "Пороги", 1999, с. 47).According to other sources (Ramm A.V. "Modern domain process", Moscow, "Metallurgy", 1980, p.226), it can reach 1.1 kg / m 3 and even 1.3 kg / m 3 (Lyalyuk V. P. "Modern problems of blast furnace smelting technology", Dnepropetrovsk, "Thresholds", 1999, p. 47).
Поэтому нижний предел снижения расхода природного газа и замены его водяным паром при обязательном условии эквивалентной температурной компенсации определяем исходя из окислительного эффекта водяного пара в газовой смеси за счет "связанного" кислорода добавляемого водяного пара или диоксида углерода и повышения замены кокса природным газом от 0,7-0,8 до 0,7-1,3 кг/м3, т.е. от 
Отсюда минимальное содержание пара в газовой смеси для дополнительной газификации природного газа по реакции (1) составляет (основная масса газа окисляется за счет кислорода дутья по реакции
CH4 + 0,5O2 ---> CO + 2H2 - 1591 кДж/м3 CH4):
6000 · 0,125 = 750 м3/ч или 
где 0,464 - плотность пара при температуре 200oC, кг/м3.Hence, the minimum vapor content in the gas mixture for additional gasification of natural gas by reaction (1) is (the bulk of the gas is oxidized due to oxygen blasting by reaction
CH 4 + 0.5O 2 ---> CO + 2H 2 - 1591 kJ / m 3 CH 4 ):
6000 · 0.125 = 750 m 3 / h or
where 0,464 is the vapor density at a temperature of 200 o C, kg / m 3 .
На разложение и подогрев продуктов разложения такого количества пара до температуры горновых газов требуется повышение нагрева дутья на величину (компенсационный нагрев),oC:
где 1850 - расход дутья на печь, м3/мин;
9 - повышение температуры горячего дутья на каждый 1 г пара в 1 м3 дутья, oC (Ефименко Г.Г. и др. "Металлургия чугуна", "Вища школа", Киев, 1974, с. 282).The decomposition and heating of the decomposition products of such a quantity of steam to the temperature of the furnace gases requires an increase in heating of the blast by an amount (compensation heating), o C:
where 1850 is the consumption of blast per furnace, m 3 / min;
9 - increase in hot blast temperature for every 1 g of steam in 1 m 3 of blast, o C (Efimenko G.G. et al. "Metallurgy of cast iron", "Vishcha school", Kiev, 1974, p. 282).
Для сохранения температуры горновых газов (теоретической температуры горения) без изменения температуры горячего дутья, требуется уменьшить расход природного газа на величину:
где 0,8 - соотношение температуры горновых газов и температуры горячего дутья, ед. ("Производство чугуна" Технологическая инструкция ТИ 234-Д-01-88, Донецк, 1988, с.45, 46);
45 - изменение температуры горнового газа от изменения расхода природного газа на 1000 м3/ч,oC (там же).To maintain the temperature of the furnace gases (theoretical combustion temperature) without changing the temperature of the hot blast, it is necessary to reduce the consumption of natural gas by:
where 0.8 is the ratio of the temperature of the furnace gases and the temperature of the hot blast, units ("Production of cast iron" Technological instruction TI 234-D-01-88, Donetsk, 1988, p.45, 46);
45 - change in the temperature of the gas from a change in the flow of natural gas per 1000 m 3 / h, o C (ibid.).
Следовательно, сохранение температуры горновых газов с одновременным повышением коэффициента замены кокса природным газом достигнуто в нашем примере путем снижения расхода природного газа на 500 м3/ч и введением в остальной природный газ, подаваемый в фурмы доменной печи, температурного компенсатора - водяного пара в количестве 750 м3/ч водяного пара, что в объемных процентах равно:
природный газ 
водяной пар 
с объемным соотношением в изменяемой части газовой смеси природный газ - водяной пар 500 к 750/500 или 1:1,5.Therefore, maintaining the temperature of the furnace gases with a simultaneous increase in the coefficient of coke replacement with natural gas was achieved in our example by reducing the consumption of natural gas by 500 m 3 / h and introducing into the rest the natural gas supplied to the tuyeres of the blast furnace, a temperature compensator - water vapor in the amount of 750 m 3 / h of water vapor, which in volume percent is:
natural gas
water vapor
with a volume ratio in the variable part of the gas mixture, natural gas - water vapor 500 to 750/500 or 1: 1.5.
Верхний предел снижения расхода природного газа и замены его водяным паром связан с теми случаями, когда количество природного газа на плавку лимитируется и его расход нужно уменьшать. Экономически целесообразно в этом случае составить и использовать газовую смесь из природного газа и расчетного количества водяного пара с целью сохранения температуры горнового газа без изменения температуры горячего дутья. The upper limit for reducing the consumption of natural gas and replacing it with water vapor is associated with those cases when the amount of natural gas for melting is limited and its consumption must be reduced. It is economically feasible in this case to compose and use a gas mixture of natural gas and the calculated amount of water vapor in order to maintain the temperature of the furnace gas without changing the temperature of the hot blast.
Известным является степень увлажнения дутья до 5% (Рамм А.В. "Современный доменный процесс", Москва, "Металлургия", 1980, с. 156). Принимаем, что это количество водяного пара может быть подано в фурменную зону доменной печи вместе с природным газом и вместо его части по условиям температурной компенсации для сохранения температуры горнового газа, их объема. Known is the degree of humidification of the blast to 5% (Ramm A.V. "Modern domain process", Moscow, "Metallurgy", 1980, p. 156). We accept that this amount of water vapor can be supplied to the tuyere zone of the blast furnace together with natural gas and instead of its part according to the conditions of temperature compensation to maintain the temperature of the furnace gas and their volume.
Исходя из этого, расход водяного пара составит:
1850·60·(40-12) = 3108000 
где 40 - количество пара в увлажненном дутье при его естественной влажности летом 8 г/м3 (5·8 = 40 г/м3);
12 - средняя естественная влажность дутья при колебании лето - зима 8-16 г/м3.Based on this, the flow rate of water vapor will be:
185060 (40-12) = 3108000
where 40 is the amount of steam in the humidified blast with its natural humidity in the summer of 8 g / m 3 (5 · 8 = 40 g / m 3 );
12 - average natural humidity of the blast during the summer - winter fluctuation of 8-16 g / m 3 .
Массовый часовой объемный расход пара составит:
Такое количество пара при подаче его в фурменные очаги доменной печи потребует на разложение и нагрев продуктов разложения тепловой компенсации, равной (40-12) · 9 = 252oC температуры горячего дутья. Для сохранения теоретической температуры горения на прежнем уровне (2000oC) необходимо снизить расход природного газа на величину:
Следовательно, газопаровая смесь будет состоять из (6000-4500) м3/ч природного газа и 6700 м3/ч пара, что в объемных процентах составляет:
природный газ 
водяной пар 
с тем же соотношением природный газ- водяной пар в изменяемой части газовой смеси: 4500 к 6700/4500 или 1:1,5.The mass hourly volumetric flow rate of steam will be:
Such a quantity of steam, when supplied to the tuyere foci of the blast furnace, will require decomposition and heating of the decomposition products of thermal compensation equal to (40-12) · 9 = 252 o C of the temperature of the hot blast. To maintain the theoretical combustion temperature at the same level (2000 o C) it is necessary to reduce the consumption of natural gas by:
Therefore, the gas-vapor mixture will consist of (6000-4500) m 3 / h of natural gas and 6700 m 3 / h of steam, which in volume percent is:
natural gas
water vapor
with the same ratio of natural gas-water vapor in the variable part of the gas mixture: 4500 to 6700/4500 or 1: 1.5.
Естественно то, что в нашем примере с увеличением замены природного газа от 5003/ч до 4500 м3/ч водяным паром, окисление остального природного газа газовой смеси будет улучшаться с одновременным увеличением коэффициента замены кокса природным газом с 0,7 до 1,3 кг/м3.Naturally, in our example, with an increase in the replacement of natural gas from 500 3 / h to 4500 m 3 / h with steam, the oxidation of the remaining natural gas of the gas mixture will improve with a simultaneous increase in the rate of replacement of coke with natural gas from 0.7 to 1.3 kg / m 3 .
Снижение расхода природного газа на величину менее 500 м3/ч (т.е. более 88% в смеси или более 
Снижение расхода природного газа более чем на 4500 м3/ч (т.е. менее 18% в смеси) и замена его водяным паром оказывается также нецелесообразным, т.к. чрезмерное насыщение газовой смеси тяжелым водяным паром приводит к неравномерному распределению компонентов смеси по фурмам, что является крайне нежелательным явлением для работы доменной печи с круглой геометрией горна.Reducing the consumption of natural gas by more than 4,500 m 3 / h (i.e., less than 18% in the mixture) and replacing it with water vapor is also impractical, because excessive saturation of the gas mixture with heavy water vapor leads to an uneven distribution of the components of the mixture by tuyeres, which is extremely undesirable for the operation of a blast furnace with a round geometry of the hearth.
Пример 2. Example 2
Доменная печь работает на тех же параметрах и в тех же условиях, что и в примере 1. Отличием является то, что в качестве охладителя - окислителя в поток природного газа подается диоксид углерода (CO2).The blast furnace operates on the same parameters and under the same conditions as in Example 1. The difference is that carbon dioxide (CO 2 ) is supplied to the natural gas stream as a cooler - oxidizer.
Для расчета потребного количества этого реагента, добавляемого к природному газу, принимаются во внимание реакции конверсии природного газа водяным паром и диоксидом углерода (реакции (1) и (2)). To calculate the required amount of this reagent added to natural gas, the reactions of natural gas conversion with water vapor and carbon dioxide are taken into account (reactions (1) and (2)).
Из уравнения реакций следует, что один объем метана окисляется одним объемом диоксида углерода, тепловые эффекты конверсии метана диоксидом углерода и паром разные, поэтому диоксида углерода "подмешивать" к природному газу нужно будет меньше из-за его более сильного охлаждающего воздействия на величину: 11053/9211=1,20 ед. It follows from the reaction equation that one volume of methane is oxidized by one volume of carbon dioxide, the thermal effects of methane conversion by carbon dioxide and steam are different, therefore carbon dioxide will have to be “mixed” with natural gas less because of its stronger cooling effect by: 11053 / 9211 = 1.20 units.
Следовательно, газовая смесь будет состоять при условии нижнего предела расхода диоксида углерода:
6000-500 м3/ч (5500 м3ч) природного газа и
750: 1,2 (625 м3/ч) диоксида углерода, что в объемных процентах составляет:
природный газ 
диоксид углерода 
При условии верхнего предела расхода диоксида углерода газовая смесь в объемных процентах будет состоять:
природный газ 
диоксид углерода 
с объемным соотношением в изменяемой части газовой смеси природный газ и диоксид углерода, равным 1,5:1,2 = 1,25 ед., т.е. 1:1,25.Therefore, the gas mixture will consist of a lower limit of carbon dioxide consumption:
6000-500 m 3 / h (5500 m 3 h) of natural gas and
750: 1.2 (625 m 3 / h) carbon dioxide, which in volume percent is:
natural gas
carbon dioxide
Under the condition of the upper limit of carbon dioxide consumption, the gas mixture in volume percent will consist of:
natural gas
carbon dioxide
with a volume ratio in the variable part of the gas mixture of natural gas and carbon dioxide equal to 1.5: 1.2 = 1.25 units, i.e. 1: 1.25.
Таким образом, изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из природного газа и диоксида углерода, производят в объемном соотношении 1:1,25 и газовая смесь имеет состав, об.%:
Природный газ - 21-90
Диоксид углерода - 10-79
Технико-экономический эффект способа доменной плавки с подачей в фурменные очаги газовой смеси, состоящей из углеводородов и "связанного" кислорода в виде водяного пара или диоксида углерода в соотношениях, обеспечивающих постоянство температуры и объема горновых газов без снижения температуры горячего дутья, заключается в сохранении ровной работы доменной печи и температуры горячего дутья на величину до 250oC по расчету с соответствующей экономией природного газа, кокса и снижении или сохранении стоимости чугуна.Thus, the change in the quantitative composition of the gas mixture consisting of natural gas and carbon dioxide is produced in a volume ratio of 1: 1.25 and the gas mixture has a composition, vol.%:
Natural gas - 21-90
Carbon dioxide - 10-79
The technical and economic effect of the blast furnace smelting method with the supply of a gas mixture consisting of hydrocarbons and “bound” oxygen in the form of water vapor or carbon dioxide to the tuyere foci in ratios ensuring constant temperature and volume of furnace gases without reducing the temperature of the hot blast is the operation of the blast furnace and the temperature of hot blast up to 250 o C as calculated with the corresponding saving of natural gas, coke and reducing or maintaining the cost of cast iron.
Согласно руководящего документа "Доменные печи, нормативы расхода кокса", Минмет СССР, Техническое управление, Москва, 1987 г. с. 11, сохранение или увеличение каждых 10oC температуры горячего дутья позволяет экономить от 0,5 до 0,3% кокса и повышать производительность печи на 0,5-0,3%. Сокращение расхода природного газа приведет за счет ликвидации пиролиза к увеличению коэффициента замены кокса природным газом (коэффициент полезного действия природного газа в доменной плавке) с 0,6 - 0,8 кг/м3 до 1,0-1,3 кг/м3.According to the guidance document "Blast furnaces, standards for coke consumption", USSR Ministry ofmet, Technical Administration, Moscow, 1987 p. 11, maintaining or increasing every 10 o C the temperature of the hot blast saves from 0.5 to 0.3% of coke and increase the productivity of the furnace by 0.5-0.3%. Reducing the consumption of natural gas, due to the elimination of pyrolysis, will lead to an increase in the rate of replacement of coke with natural gas (the efficiency of natural gas in blast furnace smelting) from 0.6 - 0.8 kg / m 3 to 1.0-1.3 kg / m 3 .
В тех случаях, когда прекращают увлажнять холодное дутье, сохраняется также кладка воздухонагревателей и воздухопроводов горячего дутья, т.к. водяной пар в печь подается через тракт подачи природного газа равномерно во времени вместо тракта холодное дутье - воздухонагреватели - воздухопровод горячего дутья с неравномерным поступлением его на фурмы во времени при повышенных расходах. In those cases when they stop wetting the cold blast, the masonry of air heaters and hot blast ducts is also preserved, because water vapor is supplied to the furnace through the natural gas supply path evenly in time instead of the cold blast path — air heaters — hot blast duct with uneven flow to the tuyeres in time at increased costs.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA99105712A UA32635C2 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Method for blast-furnace fusion control (variants) |
| UA99105712 | 1999-10-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2164534C1 true RU2164534C1 (en) | 2001-03-27 |
Family
ID=21689403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000103690/02A RU2164534C1 (en) | 1999-10-19 | 2000-02-15 | Method of control of blast-furnace smelting (versions) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2164534C1 (en) |
| UA (1) | UA32635C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765476C2 (en) * | 2017-06-22 | 2022-01-31 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Shaft furnace and oxidizer blowing into it |
-
1999
- 1999-10-19 UA UA99105712A patent/UA32635C2/en unknown
-
2000
- 2000-02-15 RU RU2000103690/02A patent/RU2164534C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765476C2 (en) * | 2017-06-22 | 2022-01-31 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Shaft furnace and oxidizer blowing into it |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA32635C2 (en) | 2001-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2914784C (en) | System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas | |
| KR100381931B1 (en) | A method for providing a blast stream into a blast furnace | |
| US9028585B2 (en) | System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas | |
| US5613997A (en) | Metallurgical process | |
| JPS6227509A (en) | Method for operating blast furnace | |
| US5618032A (en) | Shaft furnace for production of iron carbide | |
| US20220145410A1 (en) | Method for operating a blast furnace | |
| RU2220209C2 (en) | Method of direct reduction of iron | |
| RU2137068C1 (en) | Process of melting of metal charge materials in shaft furnace | |
| AU701539B2 (en) | Process for producing sponge iron and plant for carrying out the process | |
| US4556418A (en) | Process for melting a ferrous burden | |
| RU2164534C1 (en) | Method of control of blast-furnace smelting (versions) | |
| WO2011013848A1 (en) | Process for producing ferro coke | |
| US5437706A (en) | Method for operating a blast furnace | |
| CN113825845B (en) | Method for operating a metallurgical furnace | |
| GB2077299A (en) | Controlling blast furnace operation | |
| CN114945688A (en) | Method for producing iron by direct reduction of iron ore and corresponding plant | |
| RU2001110C1 (en) | Blast smelting method | |
| EP0618302A1 (en) | Metallurgical processes and appartus | |
| RU2015168C1 (en) | Method of blast furnace heat control | |
| US4996694A (en) | Method and apparatus for melting iron and steel scrap | |
| US816973A (en) | Gas producing and consuming apparatus. | |
| SU899657A1 (en) | Method for steel melting in two-bath furnace | |
| Kochura et al. | Fundamentals aspects and industrial practice of coal injection in the blast furnace at Donetsk Metallurgical Works | |
| RU2171848C2 (en) | Method of hot blowing of blast furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090216 |